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Cu-Co共掺杂ZnO光电性质的第一性原理计算

何静芳 郑树凯 周鹏力 史茹倩 闫小兵

Cu-Co共掺杂ZnO光电性质的第一性原理计算

何静芳, 郑树凯, 周鹏力, 史茹倩, 闫小兵
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  • 采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnO,Cu 1021 cm-3单掺杂ZnO,Co单掺杂ZnO,Cu-Co共掺杂ZnO的电子结构和光学性质. 结果表明,在本文掺杂浓度数量级下,Cu,Co单掺杂可以提高ZnO的载流子浓度,从而改善ZnO的导电性,Cu-Co共掺杂时ZnO半导体进入简并状态,呈现金属性. 这三种掺杂ZnO均会在可见光和近紫外区域出现光吸收增强现象,其中由于Cu离子与Co离子之间的协同效应,Cu-Co共掺杂ZnO对太阳光的吸收大幅增加,因此Cu-Co共掺杂ZnO可以用于制备高效率的太阳电池.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61306098)资助的课题.
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    Yu P Q 2010 M. S. Dissertation (Tianjin: Tianjin University) (in Chinese) [于培清 2010 硕士学位论文 (天津: 天津大学)]

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  • [1]

    Yu P Q 2010 M. S. Dissertation (Tianjin: Tianjin University) (in Chinese) [于培清 2010 硕士学位论文 (天津: 天津大学)]

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    Li T J, Li G P, Gao X X, Chen J S 2010 Chin. Phys. Lett. 27 087501

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    Li H L, Zhang Z, L Y B, Huang J Z, Zhang Y, Liu R X 2013 Acta Phys. Sin. 62 047010 (in Chinese) [李泓霖, 张仲, 吕英波, 黄金昭, 张英, 刘如喜 2013 物理学报 62 047010]

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    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2011 The Physics of Semiconductors (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) p86 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 2011 半导体物理学 (北京: 电子工业出版社) 第86页]

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-27
  • 修回日期:  2013-10-30
  • 刊出日期:  2014-02-05

Cu-Co共掺杂ZnO光电性质的第一性原理计算

  • 1. 河北大学电子信息工程学院, 保定 071002
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61306098)资助的课题.

摘要: 采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnO,Cu 1021 cm-3单掺杂ZnO,Co单掺杂ZnO,Cu-Co共掺杂ZnO的电子结构和光学性质. 结果表明,在本文掺杂浓度数量级下,Cu,Co单掺杂可以提高ZnO的载流子浓度,从而改善ZnO的导电性,Cu-Co共掺杂时ZnO半导体进入简并状态,呈现金属性. 这三种掺杂ZnO均会在可见光和近紫外区域出现光吸收增强现象,其中由于Cu离子与Co离子之间的协同效应,Cu-Co共掺杂ZnO对太阳光的吸收大幅增加,因此Cu-Co共掺杂ZnO可以用于制备高效率的太阳电池.

English Abstract

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